CN204879307U - 三维弹性支座 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种三维弹性支座，包括滑板、顶座、底座和碟簧组件，所述滑板的下表面为光滑的平面，所述顶座的主体呈倒杯形，所述滑板位于所述顶座的顶板上面，所述顶板连接有向下延伸的导柱，所述底座的主体呈杯形，所述底座的上套筒呈圆柱形，所述碟簧组件套在导柱上，上端支撑所述顶板，下端支撑在所述底板上，所述上套筒上的上法兰和底板上的下法兰设有螺纹紧固件。这种支座结构简单、结实耐用、适用性广，能够在承受复杂变化载荷的同时，满足被支撑物在三维空间上自由滑动的要求，还允许被支撑物绕支撑面法线转动，特别适用于叠加多变载荷和多维度变形等复杂工况下的设施和设备的支撑。

Description

三维弹性支座

技术领域

本实用新型涉及一种三维弹性支座，主要可用于石油化工、水利电力、轻工纺织和道路桥梁等多行业的工程领域，尤其可适用于叠加多变载荷和多维度变形等复杂工况下的设施和设备的支撑。

背景技术

目前，对一些具有特殊结构、操作工况复杂的设备设施，刚性支撑会使其结构局部应力过大，应力状态不符合规范要求及容易造成设备设施的损坏。诸如，聚酯装置中与刮板冷凝器连接的气相管线尺寸较大，温度较高，并且系统刚度较大，受热时产生较大的管道应力；刮板冷凝器本身竖向、横向尺寸较大，具有一定的膨胀量；设备本身的自重和物料重力，以及转动部件带来的振动等；由于存在这些复杂的附加载荷、热膨胀和振动等因素，传统的刚性支撑不能满足设备的正常使用。为解决此类问题，设备设计人员通常采用加大构件尺寸或提高结构材料强度等级两种方法，一方面造成材料浪费，再者不能从根本上解决问题。

实用新型内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本实用新型提供了一种三维弹性支座，这种支座结构简单、结实耐用、适用性广，能够在承受复杂变化载荷的同时，满足被支撑物在三维空间上自由滑动的要求，还允许被支撑物绕支撑面法线转动。

本实用新型所采用的技术方案：一种三维弹性支座，包括滑板、顶座、底座和碟簧组件（组合碟簧），所述滑板的下表面为光滑的平面，所述顶座的主体呈倒杯形，所述顶座的主体包括顶板和与所述顶板固定连接为一体的上套筒，所述顶板的上表面为平面，所述滑板位于所述顶板的上面且与所述顶板滑动连接，所述顶板连接有向下延伸的导柱，所述导柱和所述上套筒均呈圆柱形且两者的轴线（旋转对称轴线，下同）相互重叠，所述底座的主体呈杯形，所述底座的主体包括底板和与所述底板固定连接为一体的下套筒，所述下套筒呈圆柱形，所述底板的中央设有轴向（指沿底座轴线的方向）的导向孔，所述导向孔为圆孔，所述导向孔的轴线与所述下套筒的轴线相互重叠，所述上套筒和所述下套筒相互套接且两者间留有滑动间隙，所述导柱的下端延伸至所述导向孔内且两者间留有滑动间隙，所述碟簧组件由多个上下叠合的碟簧组成，所述碟簧组件套在所述导柱上，所述碟簧组件的上端支撑所述顶板，所述碟簧组件的下端支撑在所述底板上。

优选的，所述顶板包括顶板主体和连接在所述顶板主体上面的垫板，所述垫板的上表面构成所述顶板与所述滑板滑动连接的连接面，所述滑板优选采用不锈钢板，所述垫板优选采用聚四氟乙烯板。

优选的，所述上套筒套在所述下套筒的外侧，所述下套筒包括下套筒主体和套在所述下套筒主体上的滑套，所述滑套的外表面构成所述下套筒与所述上套筒的滑动连接面，所述滑套的大小（轴向上的长度）和安装位置，优选覆盖实际使用时所述上套筒在所述下套筒上相对滑动的全部接触区域。

优选的，所述下套筒主体上设有环形槽，所述滑套安装在所述环形槽上并由所述环形槽实现轴向定位或限位。

优选的，所述下套筒主体的外表面呈由上下两段构成的环形阶梯状，其上段的外径小于下段外径，所述下套筒的顶部固定有压环，所述压环的外缘从所述下套筒主体的外边缘处径向延伸出来，形成所述环形槽的上槽壁，所述压环可以通过多个均匀分布的螺钉紧固在所述下套筒主体的上端面上。

优选的，所述顶板主体上设有中央定位凸台，所述垫板设有中央定位孔，所述垫板通过所述中央定位孔套在所述定位凸台的外侧，由此实现所述垫板在顶板上的安装定位，所述定位凸台的上端面的高度小于所述垫板的上表面的厚度。

优选的，所述顶板主体的中央设有轴向（指沿所述顶座轴线的方向）的导柱安装通孔，所述导柱安装通孔的直径小于所述定位凸台的直径且穿过所述定位凸台，所述导柱的顶部为导柱连接部，所述导柱连接部的直径小于所述导柱的主体部分的直径，所述导柱连接部插入所述顶板的导柱安装通孔且与所述导柱安装通孔的壁焊接在一起，所述导柱连接部的上端面的高度低于所述垫板的上表面的高度，位于所述导柱连接部与所述导柱的主体部分之间的导柱环形阶台端面与所述顶板的下表面相接触，构成所述导柱在所述顶板上的安装定位结构。

优选的，所述上套筒的外侧固定连接有上法兰，例如将用作上法兰的法兰盘套在所述上套筒外侧并将两者焊成一体，所述底板的外缘从所述下套筒的外边缘处径向延伸出来，形成下法兰，所述上法兰和下法兰设有螺纹紧固件。

优选的，所述螺纹紧固件为螺栓，所述螺栓配有或者不配有螺母，当所述螺栓不配有螺母时，所述下法兰的螺杆孔内设有内螺纹，所述螺杆穿过所述上法兰的光孔旋接在所述下法兰的螺孔上，由此实现螺杆对上下法兰的紧固，当所述螺杆配有螺母时，将螺杆旋接在螺母上，所述螺杆的头部和所述螺母从上下两个方向上夹持住上下法兰，由此实现所述螺杆对上下法兰的紧固。由于所述顶座和底座之间设有碟簧组件，所述碟簧组件受压后产生将顶座向上推的弹力，在所述顶座随着螺杆旋进而下移的过程中，所述碟簧组件的压缩量逐渐增大，弹性力也逐渐增大，因此，可以通过调节所述螺杆的旋进程度（上下法兰之间的距离），调节所述碟簧组件的预压缩量和预压缩力。

优选的，所述上套筒的外侧均匀分布有若干耳板，所述耳板的内边与所述上套筒固定连接为一起，例如焊接，所述耳板的底边与所述上法兰固定连接为一体。

本实用新型的有益效果：由于滑板与顶座的顶板之间滑动连接且相互接触面均为平面，因此允许安装在滑板上面的被支撑物连同滑板一起相对于顶板在平面任意方向上滑动和转动，由此获得在X、Y轴(水平方向)上的两个平动自由度，由于顶座和底座的上下滑筒之间和导柱与导向孔之间留有滑动间隙，被支撑物可以连通滑板和顶座一起相对于底座上下滑动并允许绕Z轴转动，由此获得了在Z轴方向上的一个平动自由度和一个旋转自由度。这种弹性支座不但可以满足垂直方向的变形位移，能吸收或缓冲振动，而且能实现沿支撑水平面任意方向的位移，还具备绕支座轴线转动的功能，有效地避免了刚性支座在出现载荷变化、位移和振动给支座本身和相关设备带来的应力，还有利于减轻振动，结实耐用，适用性广。

附图说明

图1（a）本实用新型的结构示意图；

图1（b）是对应于图1（a）的A-A剖面图；

图2本实用新型顶座的结构示意图；

图3本实用新型底座的结构示意图；

图4本实用新型显示工作原理的位置变化示意图。

具体实施方式

以下结合附图详细叙述本实用新型的具体实施方式。

参见图1-4，根据不同类型装置不同设备设施的具体情况，单台设备或设施一般可采用单个、两个、四个或六个三维弹性支座组合使用，必要时也可采用钢结构框架作为基础架，设备整体放在基础架上，弹性支座置于基础架下方。例如，单个三维弹性支座的使用，可用作单支点支撑的特殊管道支架等。

该三维弹性支座的滑板1与被支承设备的底部（或基础架）用螺栓或者焊接固定，设备通过滑板1与顶座2的聚四氟乙烯垫板2-1之间的滑动，实现水平方向上的自由滑动。

顶板2-2通过巧妙的结构设计，通过上部定位凸台及螺钉固定聚四氟乙烯垫板2-1，其中间开孔为导柱安装通孔，用于和导柱2-3的焊接固定。顶板2-2置于碟簧组件4之上，在三维弹性支座中起到承上启下的作用。

导柱2-3在碟簧组件4的中心孔穿过，上部与顶板2-2焊接，下部从底板3-5中央的导向孔穿过，导柱2-3在底板3-5的导向孔中能上下滑动和周向转动，这种结构能较好的固定了碟簧组件4，并起到导向作用。

聚四氟乙烯滑套3-2由通过螺钉3-3固定在下套筒3-1上的压环3-4压紧固定，上套筒2-6相对于滑套3-2可沿轴向自由滑动并可以绕滑套3-2转动，滑套和上套筒的配合同样能给予碟簧承受轴向载荷时的导向，使碟簧不同部位受力趋于均匀，并能保护碟簧组件4。

下套筒3-1与中间留有通孔的底座3-5焊接固定。底座高度、下套筒长度、通孔深度须与上套筒长度、导柱长度等统筹考虑，以满足支撑变形位移量的要求和滑动过程不干涉为原则。

耳板2-4、上法兰2-5均与上套筒2-6焊接固定，这在增加刚度的同时，，能够与螺纹紧固件5一起构成一个压缩组件。

设备安装前，在碟簧组件自由状态下，三维支座的高度为h0，通过上述压缩组件对三维弹性支座中的碟簧组件4进行预压缩，碟簧组件4的预压缩量通常能正好满足设备本身及物料静载荷重量，也可以根据安装高度、压缩变形量等来调整预压缩量，但一般情况，同一台设备或设施所选用的弹性支座的碟簧组件4的预压缩量（Δh）相同，经过预压缩后的三维支座高度为h1，如果使用中设备即物料的载荷发生变化，则碟簧组件的压缩量也发生变化，使三维支座的高度变为与新载荷重量相对应的h2。

预压缩后，弹性支座不具备轴向移动功能，设备及管道全部安装完成后，松开紧固件5，碟簧组件开始承担设备自重及物料静载荷。在一定的载荷或变形量范围内，设备承受载荷加大时，弹性座向下移动（即弹性支座压缩），在设备承受载荷减小时，弹性座向上移动（即弹性支座放松）。单支点支撑时，根据工况需要，弹性支座可以随被支撑物绕支座轴线转动。

设备就位完毕后，弹性支座底板3-5与安装基础预埋钢板进行固定，一般焊接固定，也可采用螺栓连接。

本专利弹性支座不但可以满足垂直方向的变形位移，并能吸收或缓冲振动，而且能实现沿支撑水平面任意方向的位移，还具备绕支座轴线转动的功能。

本实用新型所称套筒呈圆柱形是指套筒的内、外侧面均为圆柱面且两圆柱面的轴线相互重叠。

本实用新型所称滑动连接是指允许两者之间相对二维滑动的连接方式，对于本实用新型涉及的滑板与顶板之间的滑动连接，由于两者相互连接的表面均为平面且在使用状态下为水平面，使用时将滑板放置在所述顶板上就可以实现这种允许两者在相互接触面上相对滑动的滑动连接方式。

本实用新型公开的各优选技术手段，除特别说明外及一个优选技术手段为另一技术手段的进一步限定外，均可以任意组合，形成若干不同的技术方案。

Claims (12)

1.一种三维弹性支座，其特征在于包括滑板、顶座、底座和碟簧组件，所述滑板的下表面为光滑的平面，所述顶座的主体呈倒杯形，所述顶座的主体包括顶板和与所述顶板固定连接为一体的上套筒，所述顶板的上表面为平面，所述滑板位于所述顶板的上面且与所述顶板滑动连接，所述顶板连接有向下延伸的导柱，所述导柱和所述上套筒均呈圆柱形且两者的轴线相互重叠，所述底座的主体呈杯形，所述底座的主体包括底板和与所述底板固定连接为一体的下套筒，所述下套筒呈圆柱形，所述底板的中央设有轴向的导向孔，所述导向孔为圆孔，所述导向孔的轴线与所述下套筒的轴线相互重叠，所述上套筒和所述下套筒相互套接且两者间留有滑动间隙，所述导柱的下端延伸至所述导向孔内且两者间留有滑动间隙，所述碟簧组件由多个上下叠合的碟簧组成，所述碟簧组件套在所述导柱上，所述碟簧组件的上端支撑所述顶板，所述碟簧组件的下端支撑在所述底板上。

2.如权利要求1所述的三维弹性支座，其特征在于所述顶板包括顶板主体和连接在所述顶板主体上面的垫板，所述垫板的上表面构成所述顶板与所述滑板滑动连接的连接面。

3.如权利要求2所述的三维弹性支座，其特征在于所述滑板采用不锈钢板，所述垫板采用聚四氟乙烯板。

4.如权利要求2所述的三维弹性支座，其特征在于所述上套筒套在所述下套筒的外侧，所述下套筒包括下套筒主体和套在所述下套筒主体上的滑套，所述滑套的外表面构成所述下套筒与所述上套筒的滑动连接面。

5.如权利要求4所述的三维弹性支座，其特征在于所述滑套的大小和安装位置，覆盖实际使用时所述上套筒在所述下套筒上相对滑动的全部接触区域。

6.如权利要求4所述的三维弹性支座，其特征在于所述下套筒主体上设有环形槽，所述滑套安装在所述环形槽上，由所述环形槽实现轴向定位或限位。

7.如权利要求6所述的三维弹性支座，其特征在于所述下套筒主体的外表面呈由上下两段构成的环形阶梯状，其上段的外径小于下段外径，所述下套筒的顶部固定有压环，所述压环的外缘从所述下套筒主体的外边缘处径向延伸出来，形成所述环形槽的上槽壁。

8.如权利要求7所述的三维弹性支座，其特征在于所述顶板主体上设有中央定位凸台，所述垫板设有中央定位孔，所述垫板通过所述中央定位孔套在所述定位凸台的外侧，所述定位凸台的上端面的高度小于所述垫板的上表面的厚度。

9.如权利要求8所述的三维弹性支座，其特征在于所述顶板主体的中央设有轴向的导柱安装通孔，所述导柱安装通孔的直径小于所述定位凸台的直径且穿过所述定位凸台，所述导柱的顶部为导柱连接部，所述导柱连接部的直径小于所述导柱的主体部分的直径，所述导柱连接部插入所述顶板的导柱安装通孔且与所述导柱安装通孔的壁焊接在一起，所述导柱连接部的上端面的高度低于所述垫板的上表面的高度，位于所述导柱连接部与所述导柱的主体部分之间的导柱环形阶台端面与所述顶板的下表面相接触，构成所述导柱在所述顶板上的安装定位结构。

10.如权利要求1、2、3、4、5、6、7、8或9所述的三维弹性支座，其特征在于所述上套筒的外侧固定连接有上法兰，所述底板的外缘从所述下套筒的外边缘处径向延伸出来，形成下法兰，所述上法兰和下法兰设有螺纹紧固件。

11.如权利要求10所述的三维弹性支座，其特征在于所述螺纹紧固件为螺栓，所述螺栓配有或者不配有螺母，当所述螺栓不配有螺母时，所述下法兰的螺杆孔内设有内螺纹，所述螺杆穿过所述上法兰的光孔旋接在所述下法兰的螺孔上，当所述螺杆配有螺母时，将螺杆旋接在螺母上，所述螺杆的头部和所述螺母从上下两个方向上夹持住上下法兰。

12.如权利要求11所述的三维弹性支座，其特征在于所述上套筒的外侧均匀分布有若干耳板，所述耳板的内边与所述上套筒固定连接为一起，所述耳板的底边与所述上法兰固定连接为一体。